JP2003106995A

JP2003106995A - ゲル形成性食品の品質判定方法

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Publication number: JP2003106995A
Application number: JP2001301653A
Authority: JP
Inventors: Toichiro Takai; 東一郎高井; Hideaki Kawahara; 英明河原; Kazuo Hosoya; 一男細谷; Ikuo Togashi; 郁夫富樫; Masato Nishi; 正人西; Motonari Amano; 原成天野; Takahiro Matsuura; 隆弘松浦
Original assignee: MATSURA DENKOSHA KK; MATSUURA DENKOSHA KK; Takai Tofu and Soymilk Equipment Co
Current assignee: MATSURA DENKOSHA KK; MATSUURA DENKOSHA KK; Takai Tofu and Soymilk Equipment Co
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4697764B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ゲル形成性食品の品質評価において、抜き取り
検査や破壊計測の欠点（検査漏れ、製品ロス、タイムラ
グ）を改善することを目的に、分光分析法、三次元測定
法、画像解析手法を利用して、内部に浸透性のある特定
波長（４００ｎｍから５０，０００ｎｍの範囲）の光を
用いた、非破壊式又は非接触式全数検査方法の実現が本
発明の課題である。またゲル形成性食品内部の二次元又
は三次元位置における品質（成分、食感、物性、形状
等）、特に成分含量変化を伴わない物性変化やその均一
性を評価することも本発明の課題である。【解決手段】可視光から赤外線領域（４００〜５０，０
００ｎｍ）の特定波長領域の光を用いる分光分析計測シ
ステムによって、ゲル形成性食品の品質（成分や物性）
を判定する。その品質判定方法において、いわゆる光切
断法による三次元形状測定システムを利用して、透過光
又は反射光の吸光度の二次元分布を画像として取り込
み、被対象物の深さ方向における吸光度に換算し、被対
象物が移動する間に、被対象物の二次元又は三次元位置
における性状判定を行う品質判定装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば、豆腐をはじ
め、卵豆腐、蒲鉾、チーズ等のゲル状食品や、加工や保
存中に凝固又はゲル化する性質を有する豆乳、生卵、す
り身、牛乳等の液体又はゾル状の食品ゲル形成性食品に
ついて、分光分析的な計測によって製品内部の品質を非
破壊的又は被接触的に判定する方法および二次元又は三
次元位置における品質判定を行う装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】食品製造工場の品質管理では、一般に、
中間製品又は最終製品の品質について品質管理担当者が
生産ロット毎や定期的に行う抜き取り検査では試験装置
や化学分析法を用いて客観的な判断を下せるが、検査結
果が得られるまで時間がかかる問題や検査漏れの問題が
ある。また、生産中は作業者が全品について注意を払
い、目視や手触りによって良否を判断しているが、不注
意や判断ミスは払拭できない。

【０００３】ゲル形成性食品は、例えば豆乳に凝固剤を
加え凝固させて豆腐にするように、加熱・冷却・凝固剤
添加・発酵・酵素反応等の処理によって液状又はゾル状
から固体状又はゲル状に変化させる食品である。一般食
品と同様に、製品の抜き取り検査によって、一角の製品
を開封してレオメーター等の物性試験機を用いてゲル強
度などを評価している。破壊試験であるためその分がロ
スとなる。さらに万一不良品が検出されれば、たとえ不
良品が一部分であっても、該当ロット全てを廃棄しなけ
ればならない。ゲル化のように、物性の変化を伴う加工
作業や品質判断は作業者の主観、経験と勘に大きく依存
している。ゲル状になった中間状態や中間製品は包装前
に不良品を見分けることは容易であるが、自動化された
ラインでは何らかの原因でムラや欠損等のある不良製品
が出荷されてしまう場合がある。プリンやヨーグルト等
の市販製品では、カップ上部に空間を設けてゲル化した
状態を目視判断しやすくするようにしているが、空気に
よる酸化や微生物の発生や型崩れ等の問題もある。また
充填豆腐や卵豆腐のように、包装後にゲル化する場合、
一見、そのゲル化の良否を判別しにくく、手触り等の感
覚しか頼りにならない場合がある。外観上の異常はない
が、内部に異常がある場合、不良品を見落としてしまう
こともある。希に凝固不十分の製品が出荷され、販売先
や消費者からの苦情処理や商品回収、さらには損害賠償
責任問題まで発生し、その食品製造者にとって多大な負
担を強いられることになる。

【０００４】ゲル形成性食品の品質は、一般に形状（大
きさ、欠損、重量等）、外観（色彩、重量、光沢、きめ
等）、食感（硬さ、弾力、保水性）、味などの品質項目
が挙げられる。一部は測定機器を用いて客観的に測定さ
れるが、味や食感などは人が味わって判断しているのが
現状である。

【０００５】また、豆乳や牛乳等の液状又はゾル状食品
（飲料）の場合、製品は液体又はゾル状態が正常である
が、何らかの原因で、凝集物や沈殿物・浮遊物、粘性増
加やゲル化など、不良品となる場合がある。

【０００６】製品の表面形状検査の目的では、例えば、
包装された豆腐の欠損等について、蛍光灯を用いたスリ
ット光の照射とＣＣＤカメラで画像処理によって判定す
る方法（特開平０８―２１７０２９）や、スポット投光
器および受光センサーを多数配置することによって判定
する方法（特開平１０−６２１３２）が開示されてい
る。これらの方法では、単に外形の形状のみを計測する
方法であるが、容器の色やフィルム上の印字の影響を受
けるため、十分ではない。

【０００７】包装前の豆腐等に関しては、一般的な光切
断法を用いて、欠損を判定する方法（特開２００１−１
３３２３３）が開示されているが、包装された製品では
適用できない。

【０００８】液状薬品又は食品の凝固判定装置としてＸ
線を用いる画像解析装置の開示（登録第２９３１８３８
号や特開２００１−２４２１００）がある。これらの装
置は被対象物に気泡を含んでいる必要があり、前者では
被対象物を振動させて、分散した気泡の状態を測定する
方法である。いずれも液状の食品には適用できるが、ゲ
ル状食品には適用できない。また放射線を扱うため、安
全管理が必要になる。

【０００９】可視光の分光分析法を用いて被対象物の成
分を評価する方法として、例えば、果実等の被対象物の
透過又は反射光を分割し、複数の特定波長フィルターを
通過させ、それら吸光度の差から内部品質、例えば熟度
を評価する方法（特開昭５２−８３２７４）が開示され
ている。

【００１０】近赤外線分光分析法による有機物の品質評
価方法（近赤外分析法）は非破壊測定方法として注目さ
れ、過去２０年間に数多くの研究がなされ、実用化が進
められている。例えば、食品業界ではアミロース等の含
有量を測定する米食味計（特公平１−４９８９０）や糖
質を測定する果物糖度計（特許２５１７８５８、特開平
１−３０１１４７）等が実用化されている。また、ココ
ア含有食品のｐＨ（水素イオンの含量）を評価する方法
（特開２００１−１７０８４）、食品の加工前後におけ
る成分の違いを測定し、加工状態を評価する方法（特開
平７−１２７２２、特開平７−１０７９２５）が開示さ
れている。ただし、豆腐類をはじめ、ゲル形成性食品
に、可視光や近赤外線・赤外線による分光分析法を適用
した例はない。

【００１１】また、青果物では近赤外線領域の波長の吸
収を利用して、硬さ（熟度）を予測するシステムも考案
されている（特開平１−３０１１４７）が、青果物の熟
成は一般に多くの化学成分の変化を伴っている。炊飯処
理後の米飯を直接測定し、外観、食味の他、硬さ、粘り
という物性値を評価する方法（特開平７−２７０３１
２）が開示されているが、炊飯条件や米の性質によって
吸収水分が異なり、一部の成分変化を伴っている。

【００１２】いずれの方法も、アミロースや水素イオン
濃度等の成分含量の変化に基づいた分析手法である。硬
さや粘りという物性値は成分値との間接的相関に基づい
て評価されている。そのため、成分が同一かつ変化がな
く、物性が異なる場合は品質の判別が難しい面があっ
た。これまでは、近赤外分光分析法は被測定物の化学成
分量の違いを非破壊計測する目的に研究・実用化されて
きた経緯がある。しかし、ゲル形成性食品について可視
光や近赤外線等を使った分光分析法を適用し、その内部
品質を判定した事例は未だ開示されていない。また、物
体の三次元測定方法として、光切断法を用いる方法や特
定波長域の光を用いる光切断法は物体の外形を画像で捉
える場合に使われる公知の技術で、物体の表面的な欠
陥、欠損、歪みの検出や外形測定に専ら用いられてい
た。被対象物内部の二次元又は三次元部位における性状
判定に光切断法を応用した例はない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】食品製造工場の製品管
理において、前記のような、抜き取り検査及び破壊計測
の欠点（検査漏れ、製品ロス、タイムラグ）を改善する
ことを目的に、分光分析法を利用して、内部に浸透性の
ある特定波長（４００ｎｍから５０，０００ｎｍの範
囲）の光を用いて、ゲル形成性食品の中間製品又は包装
された製品の品質、特に成分含量変化を伴わない物性変
化について非破壊式又は非接触式全数検査システムを確
立し、また光切断法と画像解析手法と併用してゲル形成
性食品内部の二次元又は三次元位置における品質、均一
性を評価することが本発明の課題である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、実際に、
同一成分でありながら物性がゾルからゲル（または液体
から固体）に変化する食品、例えばタンパク質の変性や
多糖類等の相互作用（一般に高分子の高次構造の変化
や、高分子間のイオン結合、水素結合、疎水結合、ＳＳ
結合等の形成によるゲル化）が起こる豆腐、卵豆腐、蒲
鉾、チーズ等の品質判定や、豆乳や牛乳の粘性や凝固変
質等の品質判定に可視光から近赤外線、赤外線の分光分
析法の応用を検討した結果、特定波長領域の光の吸光度
又はその演算値が、特定の品質を反映していることを見
出し、本発明に至った。

【００１５】またレーザー光線を照射光源とし、ＣＣＤ
カメラを受光装置として、製品コンベア上にそれらを設
置した、いわゆる光切断法による三次元計測システムを
構成し、特定波長領域の光を用いて、ゲル形成性食品内
部の二次元又は三次元位置における品質を判定する、実
用上安価な非接触・非破壊自動計測システムを実現し、
本発明を完成させた。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明請求項１記載の実施形態
は、可視光から赤外線領域（４００〜５０，０００ｎ
ｍ）、特に４００〜１，０００ｎｍの可視光から近赤外
線領域の、単一又は複数の特定波長領域の光を用いる、
分光分析計測システム方法であって、対象がゲル形成性
食品の品質（成分、物性、製品評価）や特に成分含量変
化を伴わない物性変化であることを特徴とする、ゲル形
成性食品の品質判定方法である。

【００１７】本発明で用いる分光分析計測システムは、
図１（ａ）に示すように、光を被対象物１に投光する光
源２と、その反射又は透過光５を受光し吸光度を測定す
る受光装置３を備え、必要に応じて、投光された光４又
は受光された光５の特定波長領域を分離する分光装置６
を付設するか、又は光路調整器７を付設するか、又はそ
の吸光度を数学的前処理してあらかじめ作成された回帰
式を用いて被対象物の特性関連値を出力する演算装置
（コンピューター、シーケンサー等）を付設する、いわ
ゆる分光分析計測システムである。図１（ｂ）は透過照
射の場合の概略図である。なお、図示はしないが、側面
方向でも同様に、透過反射照射や透過照射のシステムを
適用できる。

【００１８】特定波長領域は、製品種類や目的の品質項
目毎に、その評価値と各波長領域の吸光度やその演算値
との相関分析や重回帰分析、判別分析等の統計解析を行
って選択される。４００〜５０，０００ｎｍまでの範囲
には、可視光、近赤外線、（中）赤外線が含まれ、有機
化合物やその官能基に由来する結合音やその倍音による
吸収が存在する波長領域であるので、各種化合物に特有
の吸収スペクトルが得られ、成分濃度との相関が得られ
やすい。特に４００〜１，０００ｎｍの、短波長の近赤
外領域から可視光は、水による吸収が少なく、高水分
（６０％ｗｔ以上）の食品には浸透性が高く、食品内部
の情報を得る目的では好ましい。

【００１９】可視光領域では色の三刺激値（例えばＲＧ
Ｂ表色法によるＲＧＢ値、ＣＩＥハンター表色法による
Ｌａｂ値等）等を用いてもよい。

【００２０】近赤外線領域は、一般に波長域１（結合音
域）１，８００〜２，５００ｎｍ、波長域２（１次倍音
域）１，４００〜１，８００ｎｍ、波長域３（２次倍音
域）７００〜１，１００ｎｍと３区分に細かく分けられ
る。特に８０％ｗｔ以上の高水分食品に適し、透過性の
高い波長域３を用いることが好ましい、とされている
（佐藤哲生、第５回非破壊計測シンポジウム講演要旨集
ｐ８〜１４；岩元・魚住、日本食品工業学会第３２巻第
９号ｐ６８５〜６９５）。

【００２１】包装された製品の場合、包材の吸収波長を
避けた波長領域を選択することによって、内部の食品の
情報を得ることができる。また、包材の色や材質、印字
の影響や、表面の付着水やパック水等の水の影響、食品
の表面の焼き目や揚げ皮、着色等の影響も、同様にそれ
らの吸収波長領域を避けることで、的確に内部情報を得
ることができる。

【００２２】包材は特定波長領域の光を一部透過できる
ものであれば、基本的にどのような材質、厚みでも適用
できる。肉眼では透けて見えなくても、強力な可視光線
や赤外線を透過すれば、利用できる。ただし、アルミ蒸
着された包材など、全く光を透過しない包材には適用で
きない。また、フィルム面以外に、容器側（底面や側
面）からでも、投光又は受光が可能である。容器の形状
は四角、丸形、チューブ状等、特に制約はない。

【００２３】被対象物に照射する光源は、太陽光（自然
光）や人工光源である蛍光灯、レーザー、ハロゲンラン
プ、白熱電球、単色ランプ、高圧放電ランプ（水銀灯、
メタルハライドランプ）、キセノンランプ、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）などである。また、フィルター、プリズ
ム、回折格子等によって、特定の波長領域に制限した光
を用いてもよい。また光源の点灯時間は高周波点灯等の
常時点灯又はパルス点灯などが用いられる。被対象物の
厚みがある場合や包材が光不透過性である場合等は高出
力の光源を用いる。またリング状の光ファイバー灯や蛍
光灯や白熱球や棒状蛍光灯など市販のあらゆる形態を用
いることができる。また投光はスポット状、スリット状
等の光路調整器や偏光フィルター、バンドパスフィルタ
ー等の光学フィルターによって制限するか、レンズによ
って集光、拡散させてもよい。受光装置に係わる投光照
明は反射照明、透過照明、同軸照明、拡散照明等のいず
れの形でも適用可能である。

【００２４】光の照射を受けた被対象物からは、表面で
跳ね返る反射光、被測定物を透過または散乱し貫通する
透過光、照射光の一部が内部を透過・散乱して放射され
る透過反射光、色素などの励起によって起こる遅延光
（蛍光）などがあり、少なくともその１つを利用する。
また、その測定光もバンドパスフィルター等の光学フィ
ルターや回折格子等の分光器によって、特定の波長領域
に制限（分光）して用いてもよい。予め、投光の波長領
域を制限する場合は、受光側の波長制限は不要である。

【００２５】受光は光電管やダイオード素子により構成
された受光装置、又は市販のＣＣＤカメラ、ＭＯＳ型カ
メラ等のエリアセンサー、リニアセンサー、赤外線カメ
ラ、分光光度計、色彩色差計、果物糖度計、米食味計等
を利用することによって、電気信号に変換される。あら
かじめ標準白色板や比較対照試料で得ている基準値と相
対的な比較によって、特定波長領域の相対的な吸光度と
して測定される。

【００２６】被対象物は、静止状態でもよいが、工程
上、コンベア搬送、シュートなどの搬送装置によって連
続又は間欠移動してもよい。小規模であれば、樹脂コン
テナ等に整列されて納められた状態でも構わない。また
液体又はゾル状であればポンプ等によってパイプライン
中を移動している場合やタンク中に滞留している場合も
含まれる。

【００２７】本発明の適用できるゲル形成性食品とは最
終状態が固体又はゲル状である食品や、最終状態は液体
又はゾル状であって、何らかの原因で、粘性増加や固体
又はゲル状に変化する食品を指す。最終製品又は中間製
品のどちらでも良い。形状も立方体、直方体、円柱、カ
ップ状、球状など特に限定されない。包装の有無も限定
しないが、少なくとも、特定波長領域の光が通過できる
部分を有する包装材料で包装された場合に限られる。

【００２８】本発明の適用できるゲル形成性食品のう
ち、最終状態がゲル状の食品は下記に示すような食品で
ある。

【００２９】タンパク質性ゲル形成性食品では、絹ごし
豆腐・充填豆腐・木綿豆腐・寄せ豆腐（おぼろ豆腐）等
の豆腐類、厚揚げ・生揚げ・薄揚げ・薄揚げ・寿司揚げ
・がんもどき等の油揚生地、凍り豆腐やその凍結前後の
生地、すし揚げ・厚揚げ・生揚げ・薄揚げ・すし揚げ・
がんもどき等の油揚類、湯葉や湯葉豆腐、大豆タンパク
質ゲル・豆乳ヨーグルト等の大豆加工食品、蒲鉾・竹輪
・揚げ蒲鉾、魚肉ソーセージ等の水産練り製品、卵豆
腐、ゆで卵、プリン、茶碗蒸し等の卵製品、チーズ・ヨ
ーグルト等の牛乳加工製品、ゼラチンを用いたゲル状食
品、うどん・素麺・ラーメン・パスタ・生麩・パン生地
・ビスケット等の菓子生地等の小麦加工食品、蕎麦など
である。

【００３０】デンプン・多糖類性ゲル形成性食品ではコ
ンニャクやコンニャクゼリー、ところてん、ういろう、
煎餅やかきやま等の菓子生地、餅、胡麻豆腐、杏仁豆腐
や豆花等のゲル化剤を使用したゼリー状食品である。ゲ
ル化剤とはゼラチン、寒天、カードラン、カラギーナ
ン、デンプン等の食品添加物である。

【００３１】また、本発明に適用される液体又はゾル状
の食品は、加工や保存中に凝固又はゲル化する性質を有
する、例えば豆乳飲料、生卵、すり身、牛乳や牛乳加工
飲料、寒天飲料等である。

【００３２】本発明において対象となるゲル形成性食品
の品質は個々に様々であるが、一般に豆腐や卵豆腐のよ
うなゲル状食品の場合、一般に物性（硬さ・弾力・保水
性等）、外観（色調、重量、光沢、きめ等）、味などが
挙げられる。これらの品質は、同一成分でも、加熱、攪
拌、時間などの微妙な加工条件によって影響が現れる。
なお、形状（大きさ、欠損等）、タンパク質、脂肪、糖
質、繊維質等の栄養成分、アミノ酸や核酸等の旨味成
分、ビタミン類、一般細菌数や大腸菌群数、異物混入な
ども本発明の対象となる品質項目である。豆乳飲料のよ
うな液状食品の場合も、上記以外に、物性（粘度・流動
性・凝固や沈殿物等の有無）などの項目が挙げられる。

【００３３】分光分析法の常套手段に従って、未知試料
を測る前に、あらかじめ品質の異なる製品試料を複数測
定し、回帰式を求めておく必要がある。先ず、品質の異
なる良品から不良品までの製品に関して、一定条件にお
いて各波長領域の吸光度値を測定する。その製品品質
（客観的・主観的に測定される評価値）と、各波長領域
の吸光度又はその吸光度の多次微分値（例えば２次微
分）やそれらの四則演算値、対数値、他の特定波長領域
の吸光度との演算値等の数値と、その吸光度との相関分
析、判別分析、重回帰分析などの統計解析又はニューロ
コンピューターの学習を行い、回帰式又はニューロコン
ピューター学習構造を求める。なお、本発明では特に製
品の大きさ、形状、水分等の成分値の条件はほぼ固定条
件にして、回帰式を用意した。なお、実用上は、各製品
によって個別の回帰式を求める必要があり、面倒ではあ
る。ニューロコンピューターの学習機能や認識を利用す
ることによって、ユーザー側で現場レベルでのチューニ
ングが容易になる。ニューロコンピューターを利用する
利点は、非線形な因果関係に適していて、煩雑な統計計
算が不要であり、複雑な自然現象に対して、比較的精度
の高い判定を行うことも可能である。なお、選択された
特定波長領域は、一般に特定の化学的構造（官能基）や
特定の化合物に帰属されるが、学術的な説明ができなく
ても、実用上、因果関係が成立すれば問題ない。

【００３４】外乱（例えば、特に温度や食品の大きさ
等）による補正を行う必要がある場合、その外乱に影響
の少ない特定波長領域の吸光度を選択し、その吸光度を
差し引くこともある。ただし、加工食品の場合、形状や
大きさや製品温度は、その製品の特定の工程では一定で
あるので、それぞれの製品によって判別式を決定しおけ
ば、相対的な比較によって、判別が可能である。また吸
光度の２次微分値等を用いれば、その外乱の影響を少な
くできる。逆に、本発明によって、そのような温度変動
や量目の変化も検知することも可能である。

【００３５】図２は本発明請求項２記載のゲル形成性食
品の品質判定装置についての概要図である。請求項１記
載のゲル形成性食品の品質判定方法において、被対象物
１が移動装置９によって直線的に、連続又は間欠移動す
る工程を設けて、移動方向に対して直角方向に直線状に
投光される光４（レーザー光等）を用いて、被対象物に
対して垂直方向より斜めに投光（入射角θ；−９０°＜
θ＜９０°、図３（ａ）参照）し、その投光角度θより
垂直方向、好ましくは垂直に受光するように配設（反射
角η；θ＞０の時は０＜η≦９０°、θ＜０の時は９０
°＜η＜１８０°、図３（ａ）参照）した受光装置３
（ＣＣＤカメラ等のエリアセンサー）を備えた、いわゆ
る光切断法による三次元形状測定システムを応用する。

【００３６】その直線状光線が被対象物表面と底面を横
切る位置の間における、特定波長に限定された透過光又
は反射光の吸光度の二次元分布を画像として取り込み、
各画素の吸光度を深さにおける吸光度に換算すること
を、被対象物が移動する間に連続的に行い、得られた平
面又は断面画像を合成し、被対象物の内部全体の二次元
又は三次元位置における性状判定を行うものである。画
像の取り込みは演算処理能力によるが、極短時間で繰り
返し、各画像データから二次元又は三次元の各位置にお
いて積算、平均、深度による補正など演算処理を行い、
二次元又は三次元の吸光度パターンを得る。または複数
のスリット光を一度に照射し、一度に画像を取り込んで
もよい。また移動方法は直線的移動、回転的移動等の一
定した移動方法であれば特に限定しない。入射角θや反
射角ηは、包装された製品中や外表面に水が存在する場
合、表面の全反射を避けるよう、両角度を異なる角度に
配置にすることが望ましい。

【００３７】特定波長領域の光は、１領域だけでなく、
複数の領域の光を必要とする場合、分光器６を短時間に
調節する（回折格子の角度を機械的に変更する、光学フ
ィルターを回転式に切り替える、等）ことによって、数
種の領域の吸光度を測定することが可能である。また、
コスト的に若干高くなるが、分光器６や受光装置３を複
数設けることによって、さらに高速処理が可能になる。
なお、本発明では直線状の投光照明は被対象物の底面か
ら行ってもよく、その透過光について同様な画像測定と
判定を行うことができる。

【００３８】モデル的には表面の線状反射光から距離Ｌ
だけずれた位置における線状反射光は被対象物中に散乱
又は吸収されながら、一部の光は距離Ｌ÷ｃｏｓ（θ）
だけ進んだ位置、即ち被対象物中の深さＬ×ｔａｎ
（θ）の位置から、更に一部の光が垂直方向に向い、散
乱又は吸収されながら距離Ｌ×ｔａｎ（η）だけ進ん
で、被対象物表面から放射され、透過反射光として受光
装置に取り込まれる。見かけの光路長はＬ×（１÷ｃｏ
ｓ（θ）＋ｔａｎ（η））

【００３９】実際に、不透明ゲル形成性食品や乳濁液で
は、入射光の直進方向の周辺への散乱が大きく影響する
ので複雑ではあるが、光の強度の増加や被対象物の厚み
を薄くすることや、水やタンパク質等の大きな吸収のな
い、透過しやすい特定波長を選択することによって、そ
の影響を最小限にできる。なお、被対象物の厚みは包材
や内部食品の光透過性にもよるが、２０ｃｍ以下、好ま
しくは５ｃｍ以下であれば十分適用できる。また透過性
の高い波長領域は５００〜１，０００ｎｍの範囲であ
る。

【００４０】同一製品において、その入射から透過反射
までの光路上、内部組織が均一であれば、どこの測定画
像もその製品特有の同じ吸光度パターンを示すが、もし
一部分に不均一な部分不具合があれば、二次元又は三次
元吸光度パターンの一部分の吸光度が増減するので、不
良品を判別できる。また木綿豆腐のように内部に「す」
（水や空気が詰まった空隙）の状態やゲル形成性食品特
有の気泡の抱き込み状態も、吸光度パターンに斑点状に
強弱が表れるので判別できる。充填豆腐のパック内の離
水状態も、水の吸収がある波長の吸光度パターンを撮れ
ば、その離水状態を判別できる。これら吸光度パターン
のそれぞれの位置について回帰式を用いて、三次元位置
における硬さ（破断力）を求めることができる。またパ
イプライン中で豆乳を凝固させ、豆腐を連続的に製造す
るシステムにおいては、配管状に窓を設けて、本発明を
適用した場合、パイプ中を移動する豆腐の断面における
吸光度パターンをモニターでき、万一の凝固不良を検知
することができる。なお、目的の品質が比較的単純な回
帰式で表せる場合、単に、回帰式まで用いなくても、生
産ライン上、相対的な吸光度パターンの変化をモニター
（パターン認識）し、一般的な画像処理で閾値を越え
る、異常と疑われる製品があればシーケンサーに信号を
出力し、搬送コンベア９から排出装置によって不良品を
排除する。

【００４１】エリアセンサーのうち、特にＣＣＤカメラ
は市販の安価なタイプで十分であり加工食品工場に導入
しやすい。同時に二次元のデータを扱えるため、個々の
被測定物の全体（全面）を評価でき、食品の状態が不均
一である場合や、ムラのある場合にも適用しやすい。ま
た、被対象物との距離をおいて非接触測定できるため、
既存ラインに設置しやすく、機械動作機構を省いて高速
で処理できる。データを２値化処理し、既存の画像解析
技術を利用できる。それによって、均一性、異物混入、
欠け、割れなどその他の情報を得ることができる。成分
（タンパク質、脂質、水分等）の測定も合わせて行う場
合、１，０００ｎｍ以上の近赤外線領域を用いることが
好ましい。

【００４２】

【実施例】ゲル形成性食品の一例として、豆腐につい
て、図１（ａ）に示すような分光分析計測システムを用
いた実施例を以下に述べる。

【００４３】（実施例１）大豆および浸漬条件は平成１
２年度米国産ＩＯＭで１４時間、平成１２年度国産大豆
タチナガハとエンレイ１：１混合したもので２０時間、
井戸水流水下、１５℃で浸漬した。

【００４４】生大豆８ｋｇ分の漬大豆を豆乳製造プラン
ト（ＮＳ２０００Ｓ、高井製作所製）で５分１０３℃ま
で蒸気煮沸を行い、直ちに豆乳絞り機（シリウス１連、
高井製作所製）にて、豆乳とオカラに分離した。得られ
た豆乳は約１３％ｂｒｉｘ（固形分濃度約１１％ｗｔ）
であった。豆乳は１０℃になるまで急速に冷却し、所定
量の凝固剤を混合し、ＰＰ製白色パック（２Ｂ）に充填
し、ＰＰ製フィルムで溶着シールした。所定温度に合わ
せた湯浴中で、所定時間静置して充填豆腐を試作した。

【００４５】上記と同様に分離直後の温豆乳（約８０
℃）と乳化凝固剤（マグネスファインＴＧ、花王製）を
使用して、ホット充填豆腐製造装置（高井製作所製）に
よって、ＰＰ製白色パック（京型）に充填し、ＰＰ製フ
ィルムで溶着シールした。

【００４６】凝固剤種類は塩化マグネシウム（ホワイト
ニガリ、ナイカイ塩業製）、硫酸カルシウム（すまし
粉、ニットー製）、グルコノデルタラクトン（ＧＤＬ、
藤沢薬品製）をそれぞれ豆乳重量に対して、０．０５、
０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．
４、０．５％を添加した。また塩化マグネシウムとＧＤ
Ｌを１：１にブレンドした場合も同様に調製した。

【００４７】加熱凝固条件は、未加熱、４０、５０、６
０、７０、８０℃の湯浴温度にて、１０、６０分間加熱
し、凝固した。これらの条件の組み合わせによって、約
１００個の豆腐を試作した。

【００４８】それぞれの豆腐の品質測定は、レオメータ
ー（不動工業製ＮＲＭ−２００２Ｊ）によって破断力等
の測定（充填豆腐の包装フィルムを剥がした状態で、２
３ｍｍφのプランジャーを６ｃｍ／分の速度で侵入さ
せ、破断した時点の応力を測定）、パネラー数名による
試食評価（外観、色、臭い、味、テクスチャーについて
１０段階の採点し、合計を１００点満点として換算）、
２時間放置前後の重量差から離水率の測定を行った。

【００４９】分光光度測定機は市販のクボタ製フルーツ
セレクターを使用し、室温にて充填豆腐の包装フィルム
の上面中央部に測光センサーを接触させて、波長５００
〜１，００８ｎｍの間で２ｎｍ毎の吸光度を測定した。
また、波長４００〜７００ｎｍの間で、約４５０ｎｍ、
約５６０ｎｍ、約６１０ｎｍに分光感度を有するセンサ
ーを内蔵した色彩色差計（ミノルタ製ＣＲ−３００、拡
散照明垂直受光式）によってＬ値、ａ値、ｂ値（ハンタ
ー表色法）の測定も行った。

【００５０】得られたデータについて市販の統計解析ソ
フト（マイクロソフト製ＥＸＣＥＬ２０００等）を用い
て、相関分析、重回帰分析、分散分析を行い、重回帰式
を求めた。

【００５１】結果の一例として、塩化マグネシウム１０
０％充填豆腐の典型的な結果を表１、その吸光度スペク
トルを図４、吸光度の２次微分スペクトルを図５に示し
た。図４から６８０〜９５０ｎｍにおける大きな吸収が
存在することが分かった。特に８００〜８４０ｎｍ付近
が特徴的で、最も大きな吸収を示している波長８２０ｎ
ｍに関して、吸光度と破断力との関係を図６に示した。
両者の間には高い負の相関（相関係数０．９９、ｎ＝
６）が認められた。

【００５２】

【表１】

【００５３】全データ（ｎ＝１００）について、重回帰
分析を行った結果について表２に示した。破断力、離水
率、試食評価共に吸光度の２次微分値との相関が高かっ
た。

【００５４】

【表２】

【００５５】塩化マグネシウム１００％の充填豆腐（ｎ
＝２２）に限定した場合の結果を表３に示した。破断力
ではＬａｂ値との相関が高く、図７に示すとおり、重相
関係数０．９６３であった。離水率や試食評価も図８、
図９に示すとおり、全データよりも高い相関を示した。

【００５６】

【表３】

【００５７】マグネスファイン１００％のホット充填豆
腐（ｎ＝２２）についても、破断力はＬａｂ値、吸光度
やその２次微分値と高い相関（各重相関係数０．９７
０、０．７１４、０．８４４）を示した。

【００５８】以上からそれぞれの製品種類毎に作成した
回帰式や判別式を用いることによって、柔らか過ぎ、離
水が多過ぎ、試食評価が低い、というような不良品を明
確に判別できることを確認した。

【００５９】（実施例２）図２に示した三次元測定シス
テムを利用して、前記実施例１で得られた８２０ｎｍ吸
光度を変数とした回帰式を用いて、充填豆腐内部の品質
評価、特に破断力の予測を試みた。図３（ａ）に示した
ように均一な製品であれば、直線状のレーザー光の入射
位置から入射光が底面に当たる位置の範囲で、ＣＣＤカ
メラによって画像を測定すると、光路長に応じた減衰し
た分布が得られる。しかし、図３（ｂ）に示したように
外観上は正常であるが、内部に未凝固の部分（豆乳状）
が存在する豆腐の場合、その未凝固部分を通過した光は
より吸収され、その部分だけ暗い画像となるので、容易
に不良品であることを判別できた。

【００６０】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の食品品質判別方
法によれば、ゲル形成性食品において、その反射光又は
透過光を受光し、特定波長領域（４００ｎｍから５０，
０００ｎｍの範囲）の光について吸光度を測定し、ゲル
状食品の品質を客観的に判定し、半凝固や未凝固などの
不良品を判別することができる。また、一部分が光透過
性であれば、その包材越しに中身の品質を評価すること
ができる。その結果、ゲル形成性食品の自動製造ライン
で、客観的な全数検査が容易になり、不良品を確実に除
去でき、ロスやＰＬ問題等のトラブルを未然に防ぐこと
が可能になる。

【００６１】本発明請求項２記載のゲル形成性食品の品
質判別装置によれば、可視光領域から近赤外光領域に感
度のある安価な市販ＣＣＤカメラ等のエリアセンサーで
安価に構成し、遠隔測定（非破壊かつ非接触測定）し、
汎用の画像解析処理を活用しながら、受光の特定波長領
域の光を用いた光切断法を利用して、外観や成分だけで
なく、ゲル形成性食品の内部品質（物性等）の二次元又
は三次元位置に関する情報を得て、一層精度の高い迅速
な製品の合否判定をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明請求項１および実施例１記載のゲ
ル形成性食品の分光分析計測システム（透過反射型）の
説明図（ｂ）本発明請求項１および実施例１記載のゲル形成性
食品の分光分析計測システム（透過型）の説明図

【図２】本発明請求項２記載のゲル形成性食品の三次元
分光分析計測装置の説明図

【図３】（ａ）本発明実施例２記載の均一なゲル形成性
食品の三次元分光分析計測の説明図（ｂ）本発明実施例２記載の不均一なゲル形成性食品の
三次元分光分析計測の説明図

【図４】本発明実施例１のニガリ１００％充填豆腐の透
過反射光による吸光度スペクトルの説明図

【図５】本発明実施例１のニガリ１００％充填豆腐の透
過反射光による吸光度２次スペクトルの説明図

【図６】本発明実施例１のニガリ１００％充填豆腐の透
過反射光による吸光度と破断力の関係の説明図

【図７】本発明実施例１のＬａｂ値を用いた重回帰式に
よる予測破断力と実測破断力との相関関係の説明図

【図８】本発明実施例１の吸光度２次微分値を用いた重
回帰式による予測破断力と実測破断力との相関関係の説
明図

【図９】本発明実施例１の吸光度を用いた重回帰式によ
る予測破断力と実測破断力との相関関係の説明図

【符号の説明】

１被対象物２光源３受光装置４照射光（投光）５反射又は透過光６分光器７光路調整器８スリット光用光路調整器９搬送コンベア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 21/85 Ｇ０１Ｎ 33/02 33/02 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ (72)発明者細谷一男石川県石川郡野々市町稲荷１丁目１番地株式会社高井製作所内 (72)発明者富樫郁夫石川県石川郡野々市町稲荷１丁目１番地株式会社高井製作所内 (72)発明者西正人石川県石川郡野々市町稲荷１丁目１番地株式会社高井製作所内 (72)発明者天野原成石川県石川郡野々市町稲荷１丁目１番地株式会社高井製作所内 (72)発明者松浦隆弘石川県石川郡野々市町二日市町327−３株式会社松浦電弘社内Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA04 AA53 AA60 BB05 EE07 FF01 FF02 FF04 FF09 FF46 FF67 GG04 GG22 GG23 HH05 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 LL21 LL67 MM03 PP15 QQ04 QQ14 QQ21 QQ31 QQ42 SS02 SS04 SS09 2G051 AA01 AB02 AB10 BA06 BA10 BB07 BB17 BC01 CA02 CA03 CA04 CB01 CB02 CC07 DA06 DA13 EA11 EA17 2G059 AA01 BB11 DD12 EE01 EE02 EE12 EE13 FF01 GG01 GG02 GG04 GG07 GG10 HH01 HH02 JJ02 JJ05 JJ06 JJ11 JJ17 JJ19 KK01 KK02 KK04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視光から赤外線領域（４００〜５０，０
００ｎｍ）の特定波長領域の光を用いる分光分析計測シ
ステムによって、ゲル形成性食品の品質（成分、食感、
物性、形状等）を測定することを特徴とする品質判定方
法。
【請求項２】請求項１記載のゲル形成性食品の品質判定
方法において、被対象物が移動装置によって移動する工
程を設けて、移動方向に対して直角方向に直線状に投光
される光を用いて、被対象物に対して垂直方向より斜め
に投光し、その投光角度より垂直方向で受光するように
配設した受光装置を備えた、いわゆる光切断法による三
次元形状測定システムであって、直線状光線が被対象物
表面と底面を横切る位置の間における、特定波長に限定
された透過光又は反射光の吸光度の二次元分布を画像と
して取り込み、被対象物の深さ方向における吸光度に換
算することを、被対象物が移動する間に連続的に行い、
その結果から被対象物の二次元又は三次元位置における
品質測定を行うことを特徴とするゲル形成性食品の品質
判定装置。